还剩18页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
生物反应器课程设计啤酒露天发酵罐设计-------姓名张小燕班级生工112学号冷却剂日勺冷却能力为:3Q=
7.248X10X976X
1.041X2X2400二
35347.6kcal/hr8330kcal/hr故可选用号槽钢为冷却夹套8㈣发酵罐冷却面积的计算考虑生产过程中,伴随技术日勺改善,工艺曲线也许更改,按目前我国生产工艺曲线看,日降温量较大日勺为为了未来工艺更改留下裕13°CT5°C,量,设计取为设计日勺日降温量,取为设计日勺小时降13-5=8°C
0.6°C/hr糖量,则由求得冷却面积Q0=KAAtm
①传热系数确实定Kt1+t2246810c25150170185204醪液日勺计算1a1笳二不O.64XCXQF二
0.64X185X V13^52=
198.9kca l/m h5C冷却夹套日勺日勺计算22Q涧湿周围=80+80+4X
8.0+2X43-1=276mm流体流动截面面积,_4xde湿润周边=204mm=
20.4cmde=4x
24.16=
4.74cm=O.0474m
20.4酒精在定性温度二℃下20%V/V t-4-2/2=-3口二
5.05CP=
5.05X103Pa•s℃℃X=
0.402kcal/hrm=
0.468W/kg℃3℃C=
1.041kca l/kg=
4.358X10J/kgP2p=976kg/mu=1m/s二Re=du p/u=9160IO4故可视为强制湍流流动得『
0.4入口/人°二℃a=
0.023/d Re°Cp
1348.4kca l/hr•m•2由于计算时冷却盘管为直管,先修正a=a1+
1.77d/R二
1348.4X1+
1.77X
0.0474/
1.829℃=
1410.3kcal/hr-m•筒体部分传热系数3K11Rsi b1RsiKAi a\A\A\AAia2A=1111--------------3A3代入数据可得筒体内层传热面面积2A1-
12.3062m-筒体平均传热面积2A
212.3562m-筒体外壁平均传热面积2A
312.304m-啤酒液污垢系数2℃Rs
10.000675m h/kca I-冷却剂污垢系数2℃Rs
20.000307m h/kca I-发酵液传热系数2℃
1192.5kcal/m h-夹套冷却剂日勺传热系数2℃
2206.4kca I/m h-筒体材料导热系数2℃A
4.562kca l/m h-筒体壁厚b
0.01m115h—=1111K
193.5x
12.304/
112.304/
4512.3062/z
12.3562/z
7.058X103二因此2℃K=
141.7kcal/m•注为假设夹套高度()h m
②锥形罐筒体需冷却日勺热量)醪液放热1Q Q1+Q2修=QF34765X
0.055X
146.6=
2803.1kca I/hrQ=34765X
0.9519X
0.6=
19855.68kca I/hr2因此Q Qi+Q2=
22658.78kca I/hr醪=)外界与罐体日勺传热量2封头部分(a.Q KF t totF外平+附一内)代入数据得()()KF=
2.02X10%+1X32+
8.5-
578.88kcal/hr二筒体部分b.代入数据1115152s3-------=-------------1--------------1--------------1-------------1---------九KF ocA\ccAsA222A343A4得℃KF=
15.67kcal/K•二Q2KFt+t0t外平附—内=
1.1X
15.67X32+
8.5-5=
611.91kcal/hr
③筒体冷却面积初定A,包舍=生
1.3℃仙网in”加29二Q KAA tm二2A
22958.78/
141.7X
11.3=
14.34m则醪液日勺冷却负荷为
314.34/34765=
0.413m7T
0.3m/T故冷却面积可以满足规定
④发酵罐冷却面积确实定筒体部分1由前面论述可知,筒体部分相似日勺冷却段,选用槽钢筒8#体冷却段面积为
214.34m则槽钢长二
14.34/
0.08=179m取相邻两槽钢间距为80mm一圈槽钢长「=[
3.14X
2.42+
0.
1227.54m长口勺槽钢课绕圈数圈179179/
7.54g24则二段各绕圈冷却高度为12()12X80+40-40=1400mm筒体实际冷却面积为224X
11.567X
0.08=
22.2m/T)锥底部分2锥体部分醪液量为
10.213X
1.0484=
10.70kg锥体部分冷却面积为
210.70X
0.439=
4.70m/T则槽钢长为
4.70/
0.08=
58.76m绕制高度为1000mm、发酵罐附件的设计及选型3
①入孔)、选用入孔尸材料钢1Bl IPg6Dg450X8H220JB-64—28A3)、补强圈尺寸确定如下2D484mm内二D760mm外二补强圈口勺厚度S补按下式计算,考虑罐体与入孔节均有一定日勺壁厚裕量,故补强圈取8mmS dX SD2-D=45X
0.52/76-484=
0.85cm补二/
②视镜)选用带劲视镜1Pg6Dg150JB595-64-4内径外径二Di=163mm300mm)补强圈尺寸确定如下:2补强圈口勺厚度补按SS,Fd*So/D-D1=150*8/300-163=
8.8mm2考虑罐体与视镜筒节省有一定日勺壁厚余量,故补强圈取8mm
③接管)回收接管1C02无缝钢管重YB804-70Dg
403.6kg/m法兰重Pg6Dg40HG5010—
581.219kg)温度计取样接管2见发酵罐总装图)冷却剂进口接管3无缝钢管重YB804-70Dg
504.65kg/m法兰重Pg6Dg50HG5010—
581.348kg)滤酒管4不锈钢管重YB804-70Dg
507.15kg/m法兰重Pg6Dg50HG5010—
582.38kg去滤酒馆于管内高度为即
1.2m1200mm)麦汁进料及排放接管5Y球阀控制酒量玻璃视镜观测排放状况接管Dg125Dg50Y Dg50发酵罐的计算特性和规范、技术特性1
①本例按钢制焊接压力容器技术条件及不锈JB741—80“SB5111”钢耐酸性钢及碳钢、类设备进行制造试验I I
②设备制造完毕后,设备内壁所有内表面焊缝须打磨光滑平缓过渡,但须保证用材料同样厚度
③立板焊接时应与底轴垂直,两块立板之间得分布误差不不不大于
0.10
④设备安装后轴线对基础口勺不垂直度在全场上不不不大于设备在现10mm,场就位安装
⑤设备组焊后,封头筒体锥形底日勺
①轴线在总高度范围内日勺不垂直400度<15mm1)液压试验罐内
3.5kgf/cm2夹套内
23.5kgf/cm)气压试验罐内223kg/cm夹套内23kg/cm
⑥设备应进行下列试验:
⑦设备内应涂白色底漆层及面漆层75352
⑧设备碳钢外露表面应涂丫一红丹油防锈漆层235
⑨设备保温罐外喷聚氨厚度200mm、发酵罐规范表23圆柱锥底发酵罐口勺规范表30m名称3圆柱锥底发酵罐30m罐体规格直径mm2400柱体高度mm6614总高度mm9008总容积3m
35.5有效容积m
322.25罐运用率
63.3%材质钢A3钢板厚度圆柱部分mm8上封头mm10圆锥部分mm10工作压力罐内kg/cm
2.5罐外
0.3冷却形式槽钢盘绕罐体日勺三段冷却冷媒酒精溶液℃20%-4冷却面积2m/T
26.9工作温度罐内°C0—12罐外-4-4外壁保温层聚氨酯硬质泡沫材料内壁涂料环氧树脂保护层露天发酵罐设计、啤酒发酵罐的化工设计计算1㈠、发酵罐的容积确定设计需要选用日勺发酵罐V
22.5m3有效=贝33I V V0=
22.5m/75%=30m全二有效/㈡、基础参数选择选用
1.D H:D H=14锥角取锥角为
2.90°封头选用原则椭圆形封头
3..冷却方式选用槽钢盘绕罐体日勺三段间接冷却4罐体所承受日勺最大内压3外压
5.
2.5kg/cm
0.3kg/cm3锥形罐材质钢材外加涂料,接管均用不锈钢
6.A3保温材料硬质聚氨酯泡沫塑料,厚度
7.200mm内壁涂料,环氧树脂
8.㈢、、确定D H由二则锥体高度D H14,HkD/2tan35°=
0.714D封头高度H=D/4=
0.25D2圆柱部分高度H=4-
0.714-
0.25D=
3.036D3又由于VV+V+V全二封锥柱=—X—xH.+—XD3+—XD2X/73341244
③3333=
0.187D+
0.131D+
2.386D=30m得D=
2.23m查《椭圆形封头和尺寸》取发酵罐直径JB1154-73D=2400mm再由V30nl3D=
2.4m全二得径高比D H=1:
3.72由查表得D=2400mm椭圆形封头几何尺寸为23hi=600mm h=4Omm F=
6.52m V=
2.00mo筒体几何尺寸为23H=6614mm F=
49.84m V=
29.9m锥体封头几何尺寸为40mm r=280mm H=1714mm%二222F=n d/4[
0.7+
0.3cos a/s in a+
0.64]=
10.64m323V=nd/24[
0.7+
0.3cos a/tan a+
0.72]=
3.60m则锥形罐体总高H=600+40+6614+40+1714=9008mm总体积V
2.00+
29.9+
3.60=
35.5m3全=实际充斥系数W=
22.5/
35.5=
63.3%罐内液柱高22H=[
22.5-
3.75/
3.14X
1.2/4]X10+1714+40=3413mm㈣、发酵罐的强度计算⑴罐体为内压容器的壁厚计算
①.原贝椭圆封•头设计压力为
21.1X
2.5=
2.75kg/cm二S y+C「[a]p-P式中P=
2.75kg/cm钢工作温度下日勺许用力取2[o]:A
31520.kg/cm焊接系数,本设计采用双面对接焊作为局部无探伤ip:
0.9壁厚附加量C=G+C2+C3查表得钢板厚度日勺负偏差取负偏差G:
0.8腐蚀裕量取C:
1.5mm2制造减薄量取C:
0.63贝二h S
2.75X2400/2X1520X
0.9-
2.75+
3.4=
5.814mm取So=8mm直边高%二40mm校核U中]4s12%,二[
2.75X2400+8/4X8]X2400+8/2X900二「
369.123[5
②.筒体P
1.1X PP设=工作+静=
1.1X
2.5+
0.61=
3.42kg/cm2二取S+c G=
0.6,C=2,C=
0.62[a]p-P「23=
3.42X2400/2X1520X
0.9-
3.42+
3.2=
6.2mm取S=7mm校核「o=^h=
588.0W ip[o22s
③.锥形封头)过渡区壁厚1S-KP Dgc设2[cr]-
0.5P设2为静压P=
1.1X
2.5+
0.9=
3.74kg/cm
0.9K=
0.716s+C2[]-
0.5P二T=
0.716X
3.74X2400/2X1520X
0.9-
0.5X
3.74+C=
2.35+C=
2.35+
0.6+2+
0.59)锥体=
5.54mm2x PDg[a]p-O.5PfxPDgSo二[a]p-
0.5P查表为=
0.60X
3.74X2400/1520X
0.9-
0.5X
3.74f
0.60=
3.94mms=So+C=
3.94+
0.6+2+
0.59=
7.13mm取S=8mm h=40mm0校核锥体所受最大应力处PD中O=-------—2s cos45°=
3.74X2400+8/2X10Xcos35°二
687.14W[or⑵锥体为外压容器的壁厚计算
①.原则椭圆封头设S=5mm0R
0.9Dg=2160mm内二R1OOS=216O/100*5=
4.32内/o查图表得47B=275内二义22[P]=BXS/R2755/2160=
0.64kg/cm
0.3kg/cm0满足规定==Ci
0.5mm,C22mm,C3—O.5mm则S=So+C=8mm
②.筒体设S=5mm0L/D=
0.69D=2400/6=400查图表得47B=2102[P1=210X6/2400=
0.53kg/cm3kg/cm0So-6mm故可取=
0.6mm,C2=2mm,C=
0.6mm3则取S—So+C=
9.2mm S—10mm
③.锥形封头由于a=35°因此
22.50°a60°按第四章发酵罐设计的中封头设计可知,加强圈间中锥体截面积最大直径为2X2215/2Xtan35°=1551mm取加强圈中心线间锥体长度为
1157.5mm设So=5mmL/D=
1157.5/2400=
0.482D/S=24OO/5=480o查表得4-1B=27522[P]=BXS/D=275X6/2400=
0.69kg/cm
0.3kg/cm0故取So=6nlmCi~
0.6mm,C2=2mm,C3—
0.6mrn因此S=So+C=
9.2mm取S-10mm综合前两步设计,取两者中较大日勺由生产经验确定原则椭圆型封头厚度为8mm ho=40mm圆筒壁厚10mm原则型封头壁厚10mm%=40mm⑶锥形罐的强度校核
①、内压校核液压试验P
1.25P试二设由于液体日勺存在,锥体部分为罐体受压最中之处即最危险设计压力P=
3.74kg/cm液压试验2P
1.25P=
4.68kg/cm设=查得钢2A3o=2400kg/cm展」+S-C]2S-C°试—
4.68X[2400+10-
3.2]/2X10-
3.2二
2828.2kg/cm二>试
0.9ip
0.9X
0.9X2400=1944kg/cm2可见符合强度规定,试压安全
②.外压试验以内压替代外压2P=
1.5X S+C=
1.5X
1.0+
0.3=
1.3kg/cm试二内试P
1.25P=
1.63kg/cm2VP故可知试压安全
③.刚度校核本设计中容许S=2X2400/1000=
4.8mm而设计时取厚度为故符合刚度规定SnOmm,、发酵罐热工设计计算2㈠计算根据计采用钢作为发酵罐材料,用号槽钢做冷却夹套,分三段冷却,A38筒体二段,锥部一段,夹套工作压力为2冷媒为酒精溶
2.5km/cm20%V/V液,℃℃麦汁发酵温度维持℃主发酵天封头及筒体部T4,2,125—6,进二-丁出二-分保温层厚度为锥底部分为200mm,98mm㈡总发酵热计算Q=q Xv=119X
22.5=
2677.5kg/hr每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时放热量;q为发酵麦汁量v㈢冷却夹套型号选择选用号槽钢起截流面积为二截面积8A hb-28X
4.3-
10.24=
24.16cm二冷却剂流量为三段冷却-4-333X
24.16X10X1=
7.284X10m/s查得酒精溶液℃下日勺20%V/V At3平=-3p=976kg/m℃C=
1.04kcal/kg•P。